DE10248036A1

DE10248036A1 - Vergrößerndes Betrachtungsgerät

Info

Publication number: DE10248036A1
Application number: DE10248036A
Authority: DE
Inventors: Masao Jojiki; Phyo Kim
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Kim Phyo Utsunomiya Tochigi Jp; Hoya Corp
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2003-04-24
Anticipated expiration: 2022-10-16
Also published as: JP4142327B2; JP2003195185A; KR20030031453A; KR100604152B1; US6830331B2; US20030107806A1; DE10248036B4

Abstract

Ein vergrößerndes Betrachungsgerät umfasst eine herkömmliche Brille und zwei Vergrößerungslinseneinheiten. Die Vergrößerungslinseneinheiten sind so an Brillengläsern der Brille befestigt, dass ein Träger der Brille durch die Vergrößerungslinseneinheiten ein vergrößertes Bild eines Objektes betrachten kann. Jede Vergrößerungslinseneinheit enthält ein Okular und ein Objektiv, die ein Galiläisches Fernrohr bilden. Zwischen dem Okular und dem Objektiv ist ein Prisma angeordnet, das die optische Achse der entsprechenden Vergrößerungslinseneinheit auf ein Objekt umlenkt, das unterhalb des Kopfes des Benutzers angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein optisches Gerät, z. B. ein vergrößerndes Betrachtungsgerät, das so ausgebildet ist, dass es von einem Benutzer getragen werden kann und es ihm ermöglicht, ein Objekt durch eine Linseneinheit des Betrachtungsgerätes zu betrachten.

Vergrößernde Betrachtungsgeräte werden beispielsweise in der Chirurgie, z. B. der Neurochirurgie eingesetzt, bei der feine Gewebe behandelt werden, die dreidimensional vergrößert werden müssen, da sie mit bloßem Auge nur schwer voneinander zu unterscheiden sind.

Fig. 1 zeigt einen Chirurgen S. der auf seinem Kopf ein herkömmliches vergrößerndes Betrachtungsgerät 100 trägt und auf einem Stuhl sitzend eine chirurgische Operation vornimmt. Das vergrößernde Betrachtungsgerät 100 umfasst üblicherweise eine Brille 101 und ein Paar Vergrößerungslinsensysteme 102, die jeweils an einem ihnen zugeordneten Brillenglas befestigt sind.

Fig. 2 zeigt eines der Brillengläser 103 der Brille 101 und das daran befestigte Vergrößerungslinsensystem 102 im Querschnitt.

Das Vergrößerungslinsensystem 102 hat eine positives Objektiv 102a und ein negatives Okular 102b, die in einem Linsentubus 102c untergebracht sind und ein Galiläisches Fernrohr bilden.

In dem Brillenglas 103 ist unterhalb seiner Mitte ein Loch 103a ausgebildet. Das Vergrößerungslinsensystem 102 ist vor dem Loch 103a so an dem Brillenglas 103 befestigt, dass die optische Achse des Vergrößerungslinsensystems 102 gegenüber der optischen Achse des Brillenglases 103 nach unten geneigt ist.

Die Fig. 3A und 3B zeigen Seitenansichten des Chirurgen, der mit dem bekannten vergrößernden Betrachtungsgerät 100 ein Objekt betrachtet. Dabei zeigt Fig. 14 den Chirurgen, wie er ein vergrößertes Objektbild durch das Vergrößerungslinsensystem 102 betrachtet, während Fig. 3B den Chirurgen zeigt, wie er ein normales Objektbild durch einen Teil des Brillenglases 103 oberhalb des Vergrößerungslinsensystems 102 betrachtet.

Soll ein vergrößertes Objektbild betrachtet werden, so richtet der Chirurg sein Gesicht etwas nach unten und schwenkt seine Augen beträchtlich, z. B. in einem Winkel von etwa 37° nach unten, so dass er das Objekt durch die Vergrößerungslinsensysteme 102 betrachten kann. Dieses nach unten gerichtete Schwenken der Augen um einen solch großen Winkel strengt jedoch die Augen sehr an, so dass der Chirurg oftmals eine starke Ermüdung seiner Augen zu beklagen hat.

Soll ein normales Objektbild betrachtet werden, so muss der Chirurg seinen Kopf weiter nach unten neigen, z. B. in einem Winkel von 17°, wie dies in Fig. 3B gezeigt ist, um das Objekt durch den oberen Teil des Brillenglases 103 zu betrachten, wo das entsprechende Vergrößerungslinsensystem 102 nicht befestigt ist. Ein solches Neigen des Kopfes verursacht eine beträchtliche Genickermüdung oder sogar eine Genickschädigung, wenn der Chirurg lange Zeit den Kopf geneigt und damit das Genick gebogen halten muss.

Die bei dem herkömmlichen Betrachtungsinstrument auftretenden Probleme, die oben an Hand einer chirurgischen Operation erläutert wurden, treten auch auf einer Baustelle, im Grubenbetrieb oder bei der Restauration von Deckengemälden auf, wo Objekte oberhalb des Kopfes betrachtet werden müssen und so der Kopf nach oben geneigt werden muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein vergrößerndes Betrachtungsgerät anzugeben, das es überflüssig macht, zum Betrachten eines unterhalb oder oberhalb des Kopfes angeordneten Objektes die Augen übermäßig zu schwenken oder den Kopf übermäßig zu neigen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung stellt ein optisches Betrachtungsgerät bereit, das die Betrachtung eines Objektes ermöglicht, das sich nicht auf Höhe des Kopfes des Benutzers befindet, ohne dass der Benutzer seine Augen beträchtlich schwenken oder seinen Kopf beträchtlich neigen muss.

Mit dem Gegenstand nach Anspruch 1 kann der Benutzer durch die Linseneinheit ein Objekt betrachten, das sich nicht auf der Höhe seines Kopfes befindet, ohne dass er hierzu seine Augen beträchtlich schwenken oder seinen Kopf beträchtlich neigen muss.

Mit der Weiterbildung nach Anspruch 2 kann das Betrachtungsgerät als vergrößerndes Betrachtungsgerät genutzt werden.

Die Weiterbildungen gemäß den Ansprüchen 4 und 5 ermöglichen es dem Benutzer, abwechselnd das vergrößerte Bild und das Normalbild des Objektes zu betrachten, indem er lediglich seine Augen schwenkt.

Bei der Weiterbildung nach Anspruch 8 kann der Benutzer das Normalbild des Objektes, d. h. das nicht durch die Vergrößerungslinseneinheit vergrößerte Bilcl, durch das Brillenglas betrachten, ohne seinen Kopf neigen zu müssen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Vergrößerungslinseneinheit gemäß Anspruch 14 vorgesehen. Der Benutzer kann in diese Vergrößerungslinseneinheit blicken, um ein Objekt zu betrachten, das sich nicht in der Richtung der ersten optischen Achse befindet, ohne dass er hierzu seine Augen schwenken oder seinen Kopf direkt auf das Objekt richten muss.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein vergrößerndes Betrachtungsgerät nach Anspruch 17 vorgesehen. Dieses Betrachtungsgerät lenkt die Sichtrichtung des in die Vergrößerungslinseneinheit blickenden Benutzers um, so dass dieser ein Objekt betrachten kann, ohne seine Augen zu schwenken oder seinen Kopf zu neigen, um die Sichtlinie auf das Objekt zu richten.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Chirurgen, der ein bekanntes vergrößerndes Betrachtungsgerät auf seinem Kopf trägt,
Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung eines Brillenglases und eines Vergrößerungslinsensystems des Betrachtungsgerätes nach Fig. 1,
Fig. 3A und 3B Seitenansichten des Chirurgen, der ein Objekt durch das bekannte Betrachtungsgerät nach Fig. 1 betrachtet,
Fig. 4 eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des vergrößernden Betrachtungsgerätes nach der Erfindung,
Fig. 5 eine Draufsicht des Betrachtungsgerätes nach Fig. 4,
Fig. 6 eine Seitenansicht eines Brillenglases und einer Vergrößerungslinseneinheit des Betrachtungsgerätes nach Fig. 4,
Fig. 7 bis 9 eine Vorderansicht, eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht der Vergrößerungslinseneinheit 3 des Betrachtungsgerätes nach Fig. 4,
Fig. 10 eine Schnittansicht der Vergrößerungslinseneinheit längs der Linie I-I nach Fig. 7,
Fig. 11 die Anordnung einer Optik der Vergrößerungslinseneinheit nach Fig. 9,
Fig. 12 eine gestreckte Darstellung der Optik nach Fig. 11, in der deren optische Achse A linear gestreckt ist,
Fig. 13 eine Vorderansicht einer Basisplatte der Vergrößerungslinseneinheit 3 nach Fig. 7,
Fig. 14 und 15 eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht des Betrachtungsgerätes nach Fig. 4,
Fig. 16 eine Seitenansicht der Vergrößerungslinseneinheit und des Brillenglases des in Fig. 4 gezeigten Betrachtungsgerätes,
Fig. 17 und 18 eine Vorderansicht bzw. eine Draufsicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Betrachtungsgerätes nach der Erfindung,
Fig. 19 eine Seitenansicht der Vergrößerungslinseneinheit des Betrachtungsgerätes nach den Fig. 17 und 18,
Fig. 20 optische Elemente der Vergrößerungslinseneinheit nach Fig. 19,
Fig. 21A und 21B den Kopf eines Benutzers, der das Betrachtungsgerät nach den Fig. 17 und 18 trägt,
Fig. 22 einen Teil eines dritten Ausführungsbeispiels des Betrachtungsgerätes nach der Erfindung,
Fig. 23 die Anordnung eines Spiegels und eines halbdurchlässigen Spiegels des Betrachtungsgerätes bei einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 24 die Anordnung eines ersten und eines zweiten Spiegels des Betrachtungsgerätes bei einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Im Folgenden werden unter Bezugnahme auf die Figuren Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Einander entsprechende Elemente sind dabei mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Erstes Ausführungsbeispiel

Fig. 4 ist eine Vorderansicht eines vergrößernden Betrachtungsgerätes 1, das ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Fig. 5 ist eine Draufsicht des in Fig. 4 gezeigten Betrachtungsgerätes 1.
Das Betrachtungsgerät 1 umfasst eine Brille 2 und ein Paar Vergrößerungslinseneinheiten 3. Die Brille 2 umfasst ein Gestell F und ein Paar Brillengläser 14. Das Gestell F besteht aus zwei Bügeln 11, einem Steg 12 und zwei Nasenelementen 13. Die Brillengläser 14 sind zwischen dem Steg und den jeweiligen Bügeln 11 an dem Gestell F befestigt. Die Nasenelemente 13 sind jeweils an einem der Brillengläser 14 befestigt. Die Vergrößerungslinseneinheiten 3 sind an der Vorderfläche des jeweiligen Brillenglases 14 befestigt.
Die Brillengläser 14 können je nach der Sehstärke des Benutzers positive Gläser, negative Gläser oder flache Gläser ohne Brechkraft sein.
Das Gestell F ist nicht auf den oben beschriebenen Gestelltyp beschränkt. Es kann auch von einem anderen Gestelltyp sein, der stabil auf dem Kopf des Benutzers getragen werden kann. So kann das Gestell F durch ein Gestell ersetzt werden, bei dem die Bügel, der Steg und die Nasenelemente einstückig ausgebildet sind.
Wie in Fig. 6 gezeigt, ist jedes Brillenglas 14 mit einem kreisförmigen Durchgangsloch 14a versehen. Jedes Durchgangsloch 14a ist an einer Stelle ausgebildet, die von der Mitte des jeweiligen Brillenglases 14 oder von dessen optischer Achse etwas nach unten versetzt ist. Die Durchgangslöcher 14a sind ferner so ausgebildet, dass ihr Abstand voneinander etwas kürzer als der Augen- oder Pupillenabstand des Benutzers ist. Um jedes Durchgangsloch 14a herum sind vier Befestigungslöcher 14b zum Befestigen der Vergrößerungslinseneinheit 3 an dem Brillenglas 14 ausgebildet.
Die Fig. 7 bis 9 zeigen eine Vorderansicht, eine Draufsicht bzw. eine Seitenansicht der Vergrößerungslinseneinheit 3 des in Fig. 4 gezeigten vergrößernden Betrachtungsgerätes 1. Fig. 10 zeigt eine Schnittansicht längs der Linie I-I nach Fig. 7.
Die Vergrößerungslinseneinheit 3 umfasst ein Fernrohrlinsensystem, das aus einem Okular 21, einem Prisma 22 und einem Objektiv (Objektivlinse) 23 besteht. Die Vergrößerungslinseneinheit 3 umfasst ferner eine Basisplatte 24 zum Halten des Prismas 22 und einen Linsentubus 25 zum Halten des Okulars 21, der an der Basisplatte 24 montiert ist.
Fig. 11 zeigt die Anordnung der Optik der Vergrößerungslinseneinheit 3. Fig. 12 zeigt die Optik nach Fig. 11 in gestreckter Darstellung, in der ihre optische Achse A linear gestreckt ist.
Das Prisma 22 hat eine Dachfläche und eine Bodenfläche, die parallel zueinander sind, sowie mindestens eine erste, eine zweite und eine dritte Seitenfläche 22a, 22b, 22c, die senkrecht zur Dachfläche und zur Bodenfläche angeordnet sind. Die erste, die zweite und die dritte Seitenfläche 22a, 22b, 22c sind jeweils plan ausgebildet und haben im Wesentlichen rechteckige Form.
Die zweite Seitenfläche 22b ist an ihrem einen Ende in einem Winkel von 45° mit der ersten Seitenfläche 22a und mit ihrem anderen Ende in einem Winkel von 112,5° mit der dritten Seitenfläche 22c verbunden. Die erste und die zweite Seitenfläche 22a, 22b sind transparent, während die dritte Seitenfläche 22c mit einer nicht gezeigten reflektierenden Schicht überzogen ist.
Das Okular 21 ist eine negative, plankonkave Linse und so angeordnet, dass die konkave Fläche der ersten Seitenfläche 22a des Prismas 22 zugewandt ist.
Das Objektiv 23 ist eine positive plankonvexe Linse und mit der planen Fläche mittels Klebstoff an der zweiten Seitenfläche 22b des Prismas 22 angebracht. Das Objektiv 23 ist so ausgebildet, dass sein okularseitiger Brennpunkt im Wesentlichen mit dem objektivseitigen Brennpunkt des Okulars 21 zusammenfällt. Das Objektiv 23 bildet also zusammen mit dem Okular 21 ein Galiläisches Fernrohr.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Positionen der Brennpunkte von Okular 21 und Objektiv 23 variieren können, wenn die Dioptrieneinstellung der Vergrößerungslinseneinheit 3 entsprechend der Sehstärke des Benutzers und der Objektentfernung vorgenommen wird.
Die optische Achse A der Vergrößerungslinseneinheit 3 geht durch das Okular 21 und tritt in das Prisma 22 senkrecht durch dessen erste Seitenfläche 22a ein. Die optische Achse A wird dann an der dritten Seitenfläche 22c, die mit der reflektierenden Schicht überzogen ist, in Richtung der ersten Seitenfläche 22a geknickt. Dann trifft die optische Achse A in einem Eintrittswinkel von 45°, der größer als der kritische Winkel des Prismenmaterials, beispielsweise Glas, ist, auf die erste Seitenfläche 22a. Die optische Achse A wird so durch interne Totalreflektion an der ersten Seitenfläche 22a erneut geknickt und erstreckt sich auf die zweite Seitenfläche 22b zu. Schließlich tritt die optische Achse A senkrecht in die zweite Seitenfläche 22b ein und geht durch das Objektiv 23.
Die aus dem Objektiv 23 austretende optische Achse A ist gegenüber der Richtung, in der sie in das Okular 21 eintritt, um 45° nach unten geneigt. Der Träger des vergrößernden Betrachtungsgerätes 1 kann so ein Objekt durch die Vergrößerungslinseneinheit 3 betrachten, die in einer Richtung angeordnet ist, die gegenüber der in die Vergrößerungslinseneinheit 3 blickende Sichtlinie um 45° nach unten geneigt ist.
Die Richtung der aus dem Objektiv 23 austretenden optischen Achse A kann variiert werden, indem der Winkel zwischen der ersten, der zweiten und der dritten Seitenfläche 22a, 22b, 22c entsprechend geändert wird.
Es ist ferner darauf hinzuweisen, dass ein von dem Objekt stammender und durch die Vergrößerungslinseneinheit 3 tretender Strahl innerhalb des Prismas 22 zweimal reflektiert wird, so dass der Träger ein nicht umgekehrtes Objektbild durch die Vergrößerungseinheit 3 betrachten kann.
Fig. 13 ist eine Vorderansicht der Basisplatte 24 der in Fig. 7 gezeigten Vergrößerungslinseneinheit. Die Basisplatte 24 besteht aus einem harten Material wie Metall oder industriellem Kunststoff. Längs jeder Seitenkante der Basisplatte 24 ist ein Flansch 24b ausgebildet. Zwischen den beiden Flanschen 24b ist so eine Vertiefung 24a ausgebildet, deren Breite im Wesentlichen gleich der Breite des Prismas 22 ist.
Jeder Flansch 24b ist mit einem Paar Befestigungslöchern 24c versehen. Die Befestigungslöcher 24c sind nahe dem oberen bzw. dem unteren Flanschende von vorne (in Fig. 9 links) nach hinten (in Fig. 9 rechts) durch den Flansch 24b gebohrt. Die Befestigungslöcher 24c sind an Stellen ausgebildet, die denen der Befestigungslöcher 14b der Brillengläser 14 entsprechen.
Jeder Flansch 24b ist ferner mit vier Schraubenlöchern 24d versehen. Dabei ist jedes Schraubenloch 24d so zwischen einem der Befestigungslöcher 24c und dem oberen bzw. dem unteren Ende des Flansches 24b ausgebildet, dass es den Flansch 24b von außen nach innen durchdringt.
Eine nicht gezeigte Setzschraube ist in jedes Schraubenloch 24d geschraubt, so dass es gegen das in der Vertiefung 24a der Basisplatte 24 aufgenommene Prisma 22 drückt und dieses fixiert.
Das Prisma 22 ist an der Basisplatte 24 mit der ersten Seitenfläche 22a befestigt, die dem Boden der Vertiefung 24a zugewandt, jedoch von diesem etwas beabstandet ist, um die interne Totalreflektion des auf die erste Seitenfläche 22a treffenden Lichtes längs der optischen Achse A der Vergrößerungslinseneinheit 3 zu gewährleisten.
Der Linsentubus 25 ist ein rohrförmiges Gehäuse, in dem das Okular 21 gehalten ist, wie Fig. 10 zeigt. Der Linsentubus 25 hat an seiner Außenfläche ein Gewinde und ist an der Basisplatte 24 befestigt, indem er in ein an dieser ausgebildetes Schraubenloch 24e geschraubt ist (vgl. Fig. 13). Da der Linsentubus 25 über eine Schraubverbindung an die Basisplatte 24 gekoppelt ist, kann entsprechend der Sehstärke des Trägers die Position des Okulars 21 eingestellt und damit eine Dioptrieneinstellung der Vergrößerungslinseneinheit 3 vorgenommen werden, indem die Tubusgröße, mit der der Linsentubus 25 in die Basisplatte 24 geschraubt ist, variiert wird.
Der Linsentubus 25 hat einen Außendurchmesser, der etwas kleiner als der des Durchgangslochs 24a ist, das in dem Brillenglas 14 ausgebildet ist. Der Linsentubus 25 kann so innerhalb des Durchgangslochs 24a positioniert werden, wenn die Vergrößerungslinseneinheit 3 an dem Brillenglas 14 montiert ist.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist jede Vergrößerungslinseneinheit 3 so vor einem der Brillengläser 14 angeordnet, dass das Ende des Linsentubus 25 in dem Durchgangsloch 14a angeordnet ist. Jede Vergrößerungslinseneinheit 3 ist an dem entsprechenden Brillenglas 14 mit Stiften 26 befestigt, die durch die Befestigungslöcher 24c der Basisplatte 24 sowie durch die Befestigungslöcher 14b des Brillenglases 14 geführt sind und dann trägerseitig des Brillenglases 14 jeweils in eine Mutter 27 eingreifen. Jeder Bolzen 26 kann mit einem Abstandshalter oder einer Unterlegscheibe 28 versehen sein, die zwischen der Basisplatte 24 und dem Brillenglas 14 angeordnet ist, um den Abstand zwischen diesen beiden Elementen und damit die Richtung der optischen Achse des Okulars 21 einzustellen, wie später beschrieben wird. Wie in Fig. 6 gezeigt, ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Abstandshalter 28 jeweils nur an den Stiften 26 vorgesehen, die sich auf der oberen Seite der jeweiligen Vergrößerungslinseneinheit 3 befinden.
Fig. 14 ist eine Vorderansicht und Fig. 15 eine Draufsicht des vergrößernden Betrachtungsgerätes 1 nach Fig. 4. Fig. 16 ist eine Seitenansicht der Vergrößerungslinseneinheit 3 und des Brillenglases 14 des Betrachtungsgerätes 1 nach Fig. 4. In den genannten Figuren sind das Prisma 22, die Basisplatte 24, der Linsentubus 25, die Stifte 26 und die Abstandshalter 28 weggelassen.
Wie in Fig. 16 gezeigt, ist jede Vergrößerungslinseneinheit 3 an dem entsprechenden Brillenglas 14 an einer Stelle befestigt, die etwas unterhalb dessen optischer Achse liegt. Der Träger kann so ein Objekt durch die Brillengläser 14 betrachten und das vergrößernde Betrachtungsgerät 1 wie eine normale Brille benutzen, indem er seine Augen I, wie durch die gestrichelte Linie B angedeutet, gerade nach vorne richtet. Er kann ferner ein vergrößertes Objektbild durch die Vergrößerungslinseneinheiten 3 betrachten, indem er seine Augen I etwas nach unten schwenkt, wie die gestrichelte Linie C zeigt.
Wie in Fig. 15 gezeigt, sind die Durchgangslöcher 14a auf Linien D ausgebildet, die ein Objekt 200, das sich beispielsweise in einer Entfernung von 40 cm von dem Gesicht des Trägers befindet, jeweils mit dem Mittelpunkt des Augapfels I des Trägers verbinden. Die Vergrößerungslinseneinheiten 3 sind so an denn jeweiligen Brillenglas 14 befestigt, dass der Winkel θ1 zwischen den Sichtlinien des das Objekt 200 durch die Brillengläser 14 betrachtenden Trägers mit einem Konvergenzwinkel φ zusammenfällt, der zwischen den Linien D definiert ist. Die Position jeder Vergrößerungslinseneinheit 3 wird ferner eingestellt, indem sie um die optische Achse ihres Okulars so geschwenkt wird, dass der Winkel θ2 zwischen den optischen Achsen der Objektive 23 ebenfalls mit dem Konvergenzwinkel φ übereinstimmt.
Die wie oben erläutert an den Brillengläsern 14 befestigten Vergrößerungslinseneinheiten 3 gestatten es also dem Träger, das Objekt mit einem normalen Empfinden durch die Vergrößerungslinseneinheiten 3 zu betrachten.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Position jeder Vergrößerungslinseneinheit 3 um die optische Achse ihres Okulars manchmal weiter variiert wird, um die Lagen der durch das linke und das rechte Vergrößerungslinsensystem 3 betrachteten Bilder einzustellen, und dass der Winkel θ2 zwischen den optischen Achsen der Objektive 23 infolge dieser Einstellung von dem Konvergenzwinkel φ abweichen kann.
Wie oben beschrieben, hat das vergrößernde Betrachtungsinstrument 1 gemäß erstem Ausführungsbeispiel die Vergrößerungslinseneinheit 3, durch das dessen optische Achse geneigt wird, und zwar durch das zwischen dem Okular 21 und dem Objektiv 23 angeordnete Prisma 22. Die optische Achse wird dabei gegenüber der Sichtlinie des Trägers, der das Objekt durch die Vergrößerungslinseneinheit 3 betrachtet, nach unten geneigt. Folglich gestattet das vergrößernde Betrachtungsgerät 1 dem Träger, ein unterhalb seines Kopfes angeordnetes Objekt zu betrachten, ohne dass er hierzu sein Genick krümmen muss, wodurch eine Schädigung des Genicks vermieden werden kann.

Zweites Ausführungsbeispiel

Fig. 17 und 18 zeigen in einer Vorderansicht bzw. einer Draufsicht ein vergrößerndes Betrachtungsgerät 5 als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das in den Fig. 17 und 18 gezeigte Betrachtungsgerät 5 ist eine Modifizierung des in den Fig. 4 und 5 dargestellten Betrachtungsgerätes und unterscheidet sich von diesem lediglich dadurch, dass die Brillengläser 14 durch Brillengläser 44 und die Vergrößerungslinseneinheiten 3 durch Vergrößerungslinseneinheiten 6 ersetzt sind.
Abhängig von der Sehkraft des Trägers können die Brillengläser 44 positive Gläser, negative Gläser oder plane Gläser ohne Brechkraft sein.
Jedes Brillenglas 44 hat ein kreisförmiges Durchgangsloch 44a. Jedes Durchgangsloch 44a ist an einer Stelle ausgebildet, das von der Mitte des Brillenglases 44 oder, wenn letzteres ein positives oder ein negatives Glas ist, von dessen optischer Achse etwas nach oben versetzt ist. Die Durchgangslöcher 44a sind ferner so ausgebildet, dass ihr Abstand voneinander etwas kürzer als der Pupillen- oder Augenabstand des Trägers ist.
Fig. 19 zeigt eine Seitenansicht der Vergrößerungslinseneinheit 6 des in den Fig. 17 und 18 dargestellten Betrachtungsgerätes. Fig. 20 zeigt optische Elemente der Vergrößerungslinseneinheit 6 nach Fig. 19 zusammen mit einem Augapfel I des Trägers.
Die Vergrößerungslinseneinheit 6 ist eine Modifizierung der in Fig. 9 gezeigten Vergrößerungslinseneinheit 3 und unterscheidet sich von dieser, dass sie zusätzlich eine Ringschraube 56 und eine Linsenkappe 57 hat.
Die Ringschraube 56 stellt einen Ring dar, der an seiner Innenfläche ein Innengewinde hat und dessen Außendurchmesser größer als das in dem jeweiligen Brillenglas 44 ausgebildete Durchgangsloch 44a ist. Die Ringschraube 56 wird mit dem Ende des Linsentubus 25 verschraubt, um die Vergrößerungslinseneinheit 6 an dem Brillenglas 44 zu montieren, wie später beschrieben wird.
Die Kappe 57 ist ein halbzylindrisches, lichtundurchlässiges Element, dessen Innendurchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser des Objektivs 23 ist. Die Kappe 57 ist mittels eines Klebstoffs an der oberen Hälfte der äußeren Umfangsfläche des Objektivs 23 befestigt, um zu verhindern, dass von außerhalb der Eintrittspupille des Objektivs 23 kommendes Licht durch das Prisma 22 tritt und in das Auge des Trägers gelangt. Die Kappe 57 ist beispielsweise nützlich, um Lichtreflexe zu vermeiden, die durch direkten Lichteinfall aus einer Beleuchtungslampe eines Operationssaals verursacht werden.
Die Vergrößerungslinseneinheit 6 unterscheidet sich von der in Fig. 9 gezeigten auch durch die Anordnung des Prismas 22. So ist das Prisma 22 so angeordnet, dass die zweite Seitenfläche 22b der konkaven Fläche des Okulars 21 und die erste Fläche 22a der planen Fläche des Objektivs 23 zugewandt ist.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Fläche der Vergrößerungslinseneinheit 6, die der Vorderfläche des Brillenglases 44 gegenüberliegt, beträchtlich kleiner wird, wenn das Prisma 22 wie oben erläutert angeordnet ist. So bleibt auf dem Brillenglas 44 eine große Fläche übrig, durch die der Träger das Normalbild des Objektes 200 betrachten kann, wenn die Vergrößerungslinseneinheit 6 an dem Brillenglas 44 befestigt ist.
Das Objektiv 23 ist an einem nicht gezeigten Halteelement so gehalten, dass seine plane Fläche parallel zur ersten Seitenfläche 22a des Prismas 22 angeordnet ist, wobei zwischen diesen beiden Flächen eine dünne Luftschicht vorhanden ist. Das Objektiv 23 ist wie oben beschrieben gehalten, um die interne Totalreflektion des längs der optischen Achse A der Vergrößerungslinseneinheit 6 laufenden Lichtes an der ersten Seitenfläche 22a des Prismas 22 zu gewährleisten.
Durch die oben beschriebene Ausbildung der Vergrößerungslinseneinheit 6 tritt deren optische Achse A durch das Okular 21 und trifft senkrecht auf die zweite Seitenfläche 22b des Prismas 22. Dann wird die optische Achse A an der ersten Seitenfläche 22a des Prismas 22 durch interne Totalreflektion zur dritten Seitenfläche 22c hin geknickt. Anschließend wird die optische Achse A an der drillen Seitenfläche 22c zurück zur ersten Seitenfläche 22a hin geknickt, trifft senkrecht auf die erste Seitenfläche 22a und geht durch das Objektiv 23, um schließlich aus der Vergrößerungslinseneinheit 6 auszutreten.
Die Vergrößerungslinseneinheit 6 wird wie folgt an dem Brillenglas 44 montiert. Zunächst wird die Vergrößerungslinseneinheit 6 vor dem Brillenglas 44 angeordnet und der Linsentubus 25 in das Durchgangsloch 44a eingesetzt. Dann wird die Ringschraube 56 auf das Ende des Linsentubus 25 geschraubt, das durch das Durchgangsloch 44a zur Rückseite des Brillenglases 44 hin geführt ist. Der Schraubenring 56, dessen Außendurchmesser größer als das Durchgangsloch 44a ist, bringt das Brillenglas 44 und die Basisplatte 24 aufeinander und verhindert so, dass die Vergrößerungslinseneinheit 6 von dem Brillenglas 44 herabfällt. Anschließend werden die Lagen der beiden Vergrößerungslinseneinheiten 6 so eingestellt, dass die optischen Achsen der Okulare 21 auf die jeweiligen Augen des Trägers gerichtet sind, und dass die Winkel zwischen den optischen Achsen der Okulare 21 und zwischen den optischen Achsen der Objektive 23 auf den Konvergenzwinkel φ eingestellt werden, der zwischen den Verbindungslinien zwischen dem Objekt 200 und den jeweiligen Augen des Trägers festgelegt ist, um es dem Träger zu ermöglichen, das Objekt mit einem natürlichen Empfinden zu betrachten.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Lage der jeweiligen Vergrößerungslinseneinheit 6 manchmal weiter variiert wird, um die Drehung oder die Neigung der durch die beiden Vergrößerungslinseneinheiten 6 betrachteten Bilder einzustellen, und dass der Winkel zwischen den optischen Achsen der Objektive 23 infolge dieser Einstellung von dem Konvergenzwinkel φ abweichen kann.
Nachdem die Lage des Linsentubus 25 wie oben beschrieben eingestellt ist, wird der Raum zwischen ihm und dem Durchgangsloch 44a des Brillenglases 44 mit Klebstoff gefüllt, um die Vergrößerungslinseneinheit 6 an dem Brillenglas 44 zu befestigen.
Die Fig. 21A und 21B zeigen den Kopf des Trägers, der das in den Fig. 17 und 18 gezeigte vergrößernde Betrachtungsgerät 5 trägt.
Das wie oben beschrieben aufgebaute Betrachtungsgerät 5 erlaubt es dem Träger, durch die Vergrößerungslinseneinheiten 6 ein vergrößertes Bild des nahe an seinem Gesicht, beispielsweise in einem Abstand von 40 cm, angeordneten Objektes 200 zu betrachten, indem er sein Gesicht etwas nach unten neigt und die Sichtlinie horizontal ausrichtet, oder indem er seine Augen etwas nach oben schwenkt, wie in Fig. 21A gezeigt ist. Dadurch wird eine Ermüdung oder sogar eine Schädigung der Augen oder des Genicks vermieden, selbst wenn der Träger das vergrößerte Bild während einer chirurgischen Operation lange Zeit betrachtet.
Der Träger kann auch ein Normalbild desselben Objektes 200, d. h. ein nicht durch die Vergrößerungslinseneinheiten 6 vergrößertes Bild durch die Brillengläser 44 unterhalb der Vergrößerungslinseneinheiten 6 betrachten, ohne sein Gesicht bewegen zu müssen, sondern indem er lediglich seine Augen nach unten schwenkt, z. B. 37°, wie dies Fig. 21 B zeigt. Der Träger kann so das vergrößerte Bild schnell mit dem Normalbild des Objektes vergleichen.

Drittes Ausführungsbeispiel

Fig. 22 zeigt einen Teil eines vergrößernden Betrachtungsgerätes, das ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Das Betrachtungsgerät gemäß drittem Ausführungsbeispiel ist eine Modifizierung des ersten Ausführungsbeispiels und unterscheidet sich von diesem lediglich dadurch, dass das Durchgangsloch 14a des jeweiligen Brillenglases 14 in dessen oberer Hälfte ausgebildet ist, so dass die entsprechende Vergrößerungslinseneinheit 3 an einer höheren Position als in dem ersten Ausführungsbeispiel befestigt ist. Diese Anordnung ermöglicht es dem Träger, das Objekt auch durch den Teil dies Brillenglases 14 zu betrachten, der unterhalb der Vergrößerungslinseneinheit 3 liegt.
Der Träger kann so das vergrößerte Bild durch die Vergrößerungslinseneinheiten 3 und das Normalbild durch die Brillengläser 14 betrachten, indem er lediglich seine Augen aufwärts und abwärts schwenkt, ohne sein Genick krümmen zu müssen.
Die Ausbildung der jeweiligen Vergrößerungslinseneinheit gemäß drittem Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen die gleiche wie die des ersten Ausführungsbeispiels, abgesehen von dem vorstehend beschriebenen Merkmal.

Viertes Ausführungsbeispiel

Im Folgenden wird ein vergrößerndes Betrachtungsgerät als viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Das Betrachtungsgerät gemäß viertem Ausführungsbeispiel ist wie das gemäß zweitem Ausführungsbeispiel ausgebildet, abgesehen davon, dass es einen Spiegel und einen halbdurchlässigen Spiegel vor jedem Brillenglas 44 umfasst.
Fig. 23 zeigt die Anordnung eines Spiegels 80 und eines halbdurchlässigen Spiegels 81 des Betrachtungsgeräts gemäß viertem Ausführungsbeispiel.
Der Spiegel 80 ist vor einem unterhalb der Vergrößerungslinseneinheit 6 liegenden Teil des Brillenglases 44 angeordnet. Der halbdurchlässige Spiegel 81 ist so vor dem Objektiv 23 angeordnet, dass er einen Teil des von dem Objekt 200 kommenden Lichtes reflektiert, während er den übrigen Teil durchlässt, der dann in die Vergrößerungslinseneinheit 6 gelangt.
Der Spiegel 80 und der halbdurchlässige Spiegel 81 sind so angeordnet, dass ein Strahlengang L1 festgelegt wird, der sich von dem Objekt 200 längs der optischen Achse A der Vergrößerungslinseneinheit 6 erstreckt, an dem halbdurchlässigen Spiegel 81 zu dem Spiegel 80 hin geknickt und an dem Spiegel 81 weiter zum Auge I des Trägers geknickt wird.
Mit dem wie vorstehend erläutert aufgebauten Betrachtungsgerät kann der Träger ein vergrößertes Bild des Objektes 200 durch die jeweilige Vergrößerungslinseneinheit 6 und zudem ein Normalbild desselben Objektes 200 aus derselben Richtung durch den unterhalb der Vergrößerungslinseneinheit 6 liegenden Teil des Brillenglases 44 betrachten.

Fünftes Ausführungsbeispiel

Im Folgenden wird ein vergrößerndes Betrachtungsgerät als fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Das Betrachtungsgerät gemäß fünftem Ausführungsbeispiel ist wie das gemäß erstem Ausführungsbeispiel ausgebildet, abgesehen davon, dass es vor jedem Brillenglas 14 einen ersten und einen zweiten Spiegel hat.
Fig. 24 zeigt die Anordnung eines ersten Spiegels 90 und eines zweiten Spiegels 91 des vergrößernden Betrachtungsgerätes gemäß fünftem Ausführungsbeispiel. Der erste Spiegel 90 ist vor dem jeweiligen Brillenglas 14 auf einer Linie M angeordnet, der von dem Auge des Benutzers durch die Mitte des Brillenglases 14 verläuft. Der zweite Spiegel 91 ist vor dem oberen Ende des Brillenglases 14 angeordnet.
Der erste Spiegel 90 und der zweite Spiegel 91 sind so angeordnet, dass ein Strahlengang L2 festgelegt wird, der sich von dem Auge des Trägers längs der Linie M erstreckt, an dem ersten Spiegel 90 in einem Winkel, der etwas kleiner als 45° ist, zurück nach oben geknickt und dann nochmals an dem zweiten Spiegel 91 so geknickt wird, dass er die optische Achse A der Vergrößerungslinseneinheit 3 schneidet, und zwar in einem Abstand von etwa 40 cm von der Vergrößerungslinseneinheit 3 entfernt.
Mit dem wie vorstehend erläutert aufgebauten Betrachtungsgerät kann der Träger sowohl das vergrößerte Bild des Objektes durch die Vergrößerungslinseneinheiten 3 als auch das Normalbild des Objektes durch die Brillengläser 14 betrachten, indem er lediglich seine Augen etwas nach oben und unten schwenkt, ohne hierzu sein Genick krümmen zu müssen.

Weitere Variationen

Das in den Ausführungsbeispielen gezeigte Prisma 22 kann durch zwei Spiegel ersetzt werden, die so angeordnet sind, dass sie die optische Achse der jeweiligen Vergrößerungslinseneinheit in gleicher Weise wie das Prisma 22 knicken.
Die Vergrößerungslinseneinheiten in den Ausführungsbeispielen können auch so aufgebaut sein, dass sie kein Galiläisches Fernrohr, sondern ein Keplersches Fernrohr bilden, das eine Bildumkehroptik zwischen dem Okular und dem Objektiv hat. In diesem Fall kann ein Prisma oder ein Spiegel der Bildumkehroptik dazu genutzt werden, die optische Achse der jeweiligen Vergrößerungslinseneinheit umzulenken.
Ferner muss das Prisma der jeweiligen Vergrößerungslinseneinheit oder allgemein das zum Umlenken deren optischer Achse bestimmte Element nicht zwischen dem Okular und dem Objektiv angeordnet sein, sondern kann sich auch vor dem Objektiv befinden.

Claims

1. Optisches Betrachtungsgerät mit einem tragbaren Gestell und mindestens einer mit dem Gestell gekoppelten Linseneinheit zum Betrachten eines Objektes, dadurch gekennzeichnet, dass die Linseneinheit eine Umlenkvorrichtung hat, die die Sichtrichtung des in die Linseneinheit blickenden Benutzers umlenkt.

2. Betrachtungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Linseneinheit ein vergrößertes Objektbild erzeugt.

3. Betrachtungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch mindestens ein an dem Gestell gehaltenes Brillenglas, wobei die Linseneinheit so an einem Teil des Brillenglases befestigt ist, dass der Benutzer durch einen anderen Teil des Brillenglases ein nicht durch die Linseneinheit vergrößertes Bild betrachten kann.

4. Betrachtungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Linseneinheit so an dem Brillenglas befestigt ist, dass der Benutzer das Objekt ohne Neigen seines Kopfes durch den anderen Teil des Brillenglases betrachten kann.

5. Betrachtungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Linseneinheit an dem Brillenglas an einer Stelle befestigt ist, die gegenüber der optischen Achse des Brillenglases in eine Richtung versetzt ist, die der Richtung entgegengesetzt ist, in die die Sichtrichtung des in die Linseneinheit blickenden Benutzers durch die Ablenkvorrichtung umgelenkt ist.

6. Betrachtungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Linseneinheit an dem Brillenglas an einer Stelle befestigt ist, die gegenüber der optischen Achse des Brillenglases vertikal versetzt ist.

7. Betrachtungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein vor dem Brillenglas angeordnetes reflektierendes System, welches die Sichtlinie des Benutzers zum Objekt hin knickt, wenn der Benutzer durch den anderen Teil des Brillenglases blickt.

8. Betrachtungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das reflektierende System die Sichtlinie so knickt, dass diese längs der optischen Achse der Linseneinheit zum Objekt hin verläuft.

9. Betrachtungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dass reflektierende System umfasst:
einen auf der optischen Achse der Linseneinheit zwischen dem Objekt und der Linseneinheit angeordneten halbdurchlässigen Spiegel, der einen Teil des von dem Objekt kommenden Lichtes längs der optischen Achse der Linseneinheit reflektiert, und
einen vor dem Brillenglas auf der Sichtlinie des durch den anderen Teil des Brillenglases blickenden Benutzer angeordneten Spiegel, der das von dem halbdurchlässigen Spiegel kommende Licht auf das Auge des Benutzers reflektiert.

10. Betrachtungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Linseneinheit ein Okular und ein Objektiv umfasst, die zusammen ein Galiläisches Fernrohr bilden, und dass die Umlenkvorrichtung zwischen dem Okular und dem Objektiv angeordnet ist, um die optische Achse der Linseneinheit so umzulenken, dass das durch die Linseneinheit betrachtete Bild des Objektes nicht umgekehrt ist.

11. Betrachtungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkvorrichtung ein zwischen dem Okular und dem Objektiv angeordnetes Prisma enthält.

12. Betrachtungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkvorrichtung die Sichtrichtung des Benutzers nach unten ablenkt.

13. Betrachtungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gestell ein Brillengestell ist.

14. Auf eine Brille montierbare Vergrößerungslinseneinheit, umfassend ein Okular mit einer ersten optischen Achse und ein Objektiv mit einer zweiten optischen Achse, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Okular eine Ablenkvorrichtung zum Ablenken der ersten optischen Achse angeordnet ist und dass das Objektiv so angeordnet ist, dass die zweite optische Achse mit der von der Umlenkvorrichtung umgelenkten ersten optischen Achse zusammenfällt.

15. Vergrößerungslinseneinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Okular und das Objektiv ein Galiläisches Fernrohr bilden und dass die Zahl der von der Umlenkvorrichtung vorgenommenen Umlenkungen der ersten optischen Achse eine gerade Zahl ist.

16. Vergrößerungslinseneinheit nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkvorrichtung ein zwischen dem Okular und dem Objektiv angeordnetes Prisma enthält.

17. Vergrößerndes Betrachtungsgerät, umfassend:
eine Brille mit einem Gestellt und zwei an dem Gestell angebrachten Brillengläsern und
zwei jeweils ein Okular und ein Objektiv enthaltende Vergrößerungslinseneinheiten, die jeweils an einem der Brillengläser angebracht sind und ferner eine Umlenkvorrichtung zum Umlenken der optischen Achse der jeweiligen Vergrößerungslinseneinheit derart enthalten, dass die optische Achse an dem Okular gegenüber der optischen Achse des Objektivs geneigt ist.

18. Vergrößerndes Betrachtungsgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass jede Vergrößerungslinseneinheit so an einem Teil des entsprechenden Brillenglases befestigt ist, dass der Benutzer durch einen anderen Teil des Brillenglases ein Bild betrachten kann, das nicht von der Vergrößerungslinseneinheit vergrößert ist.

19. Vergrößerndes Betrachtungsgerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass jede Vergrößerungslinseneinheit so an dem entsprechenden Brillenglas befestigt ist, dass der Benutzer das Objekt durch den anderen Teil des Brillenglases ohne Neigen seines Genicks betrachten kann.

20. Vergrößerndes Betrachtungsgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass jede Vergrößerungslinseneinheit an dem entsprechenden Brillenglas an einer Stelle befestigt ist, die gegenüber der optischen Achse des Brillenglases in eine Richtung versetzt ist, die der Richtung entgegengesetzt ist, in die die optische Achse der Vergrößerungslinseneinheit durch die Umlenkvorrichtung umgelenkt ist.